Als je ooit je smartphone op een betonnen vloer hebt laten vallen, je kent dat gevreesde gevoel als je het omdraait om te zien hoe erg het scherm is gebarsten, maar die stress kan binnenkort tot het verleden behoren. Onderzoekers van het Rensselaer Polytechnic Institute hebben een manier ontdekt om glas minder broos te maken en minder snel te breken.

Hun bevindingen, geleid door Yunfeng Shi, een universitair hoofddocent materiaalkunde en techniek bij Rensselaer, zijn onlangs gepubliceerd in Nano Lett .

Het glas dat momenteel op veel smartphones wordt gebruikt, behoort tot de familie van oxideglas, waarin siliciumatomen in het algemeen binden aan vier zuurstofatomen. Dat type verbindingsarrangement creëert een stijf glasnetwerk dat geen plastische vervorming toestaat. Dus, wanneer er aanzienlijke externe belasting wordt uitgeoefend - zoals wanneer een telefoon op een harde vloer valt - breekt het glas.

Wat Shi en zijn collega's door middel van moleculaire simulaties ontdekten, was dat silicaglas, gemaakt door silica-nanodeeltjes samen te persen, kan tot 100 procent worden uitgerekt zonder te breken. Ze ontdekten ook dat de verbeterde ductiliteit ontstaat wanneer silicium zich bindt met vijf zuurstofatomen in plaats van vier, zei Shi. Dit staat bekend als vijfvoudig silicium, en het is in staat om onder spanning te schuiven.

"De compressie verandert eigenlijk de materiaalstructuur, ' zei Shi.

Deze verbeterde plasticiteit zorgt ervoor dat het glas meer belasting kan weerstaan ​​zonder te breken. Buiten onze telefoons, het potentieel van deze bevinding strekt zich uit tot tal van toepassingen.

"Dit glas is eigenlijk zo stijf als staal. Dus, als het glas voldoende kan worden gehard, het kan staal vervangen, "Zei Shi. "Onze heilige graal is om een ​​transparant structureel materiaal te maken."

Deze ontdekking werd gedaan door middel van moleculaire simulaties. Nutsvoorzieningen, Shi zei, de volgende stap is om het in het laboratorium te testen.

Yanming Zhang, een afgestudeerde student aan de afdeling Materials Science and Engineering, is de eerste auteur van dit artikel. Het werk is gedaan in samenwerking met Liping Huang, een professor in materiaalkunde en techniek.